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STEP7將模擬量輸入模塊的輸出值轉(zhuǎn)換為實(shí)際的物理量

?a.模擬量輸入轉(zhuǎn)換后的模擬值表示方法。模擬量輸入/輸出模塊中模擬量對(duì)應(yīng)的數(shù)字稱為模擬值，模擬值用16位二進(jìn)制補(bǔ)碼(整數(shù))來表示。高位(第15位)為符號(hào)位，正數(shù)的符號(hào)位為0，負(fù)數(shù)的符號(hào)位為1。

??模擬量經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換后得到的數(shù)值的位數(shù)(包括符號(hào)位)如果小于16位(包括符號(hào)位)，則轉(zhuǎn)換值被自動(dòng)左移，使其高位(符號(hào)位)在16位的高位，模擬量左移后未使用的低位則填人"0"，這種處理方法稱為"左對(duì)齊"。設(shè)模擬值的精度為12位加符號(hào)位，左移3位后未使用的低位(第0～2位)為0，相當(dāng)于實(shí)際的模擬值被乘以了8。

??這種處理方法的優(yōu)點(diǎn)在于模擬量的量程與移位處理后的數(shù)字的關(guān)系是固定的，與左對(duì)齊之前的轉(zhuǎn)換值無關(guān)，便于后續(xù)的處理。

??表2-58給出模擬量輸入模塊的模擬值與以百分?jǐn)?shù)表示的模擬量之間的關(guān)系，其中重要的關(guān)系是雙極性模擬量量程的上、下限(和-)分別對(duì)應(yīng)于模擬值27648和-27648。單極性模擬量量程的上、下限(和0%)分別對(duì)應(yīng)于模擬值27648和0

??根據(jù)模擬量輸入模塊的輸出值計(jì)算對(duì)應(yīng)的物理量時(shí)，應(yīng)考慮變送器的輸入/輸出量程和模擬量輸入模塊的量程，找出被測(cè)物理量與A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)字之間的比例關(guān)系。

??b.轉(zhuǎn)換舉例。

??【例1】壓力變送器的量程為0～10MPa，輸出信號(hào)為0～10V，模擬量輸入模塊的量程為0～10V，轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量為0～27648，設(shè)轉(zhuǎn)換后得到的數(shù)字為N，試求以kPa為單位的壓力值。

??解：0～10MPa(0～10000kPa)對(duì)應(yīng)于轉(zhuǎn)換后的數(shù)字0～27648，轉(zhuǎn)換公式為：P=10000N/27648(kPa)

??注意在運(yùn)算時(shí)一定要先乘后除，否則會(huì)損失原始數(shù)據(jù)的精度。

??【例2】某溫度變送器的量程為-100～500℃，輸出信號(hào)為4～20mA，某模擬量輸入模塊將0～20mA的電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字0～27648，設(shè)轉(zhuǎn)換后得到的數(shù)字為N，求以0.1℃為單位的溫度值。

??解：如圖2-132所示，單位為0.1℃的溫度值-1000~5000對(duì)應(yīng)于數(shù)字量5530～27648。根據(jù)該比例關(guān)系，可得出以0.1℃為單位的溫度T的計(jì)算公式為：

到了現(xiàn)場(chǎng)后，進(jìn)行安裝前，需要考慮安裝是否PLC的使用要求，這一點(diǎn)可以參考各類產(chǎn)品的使用手冊(cè)。但無論什么PLC，不都能裝設(shè)在下列場(chǎng)所：含有腐蝕性氣體之場(chǎng)所，陽(yáng)光直接照的地方，溫度上下值在短時(shí)間內(nèi)變化急遽的地方，油、水、化學(xué)容易侵入的地方，有大量灰塵的地方，振動(dòng)大且會(huì)造成安裝件移位的地方。
         如果要在上面的使用，則要為PLC制作的控制箱，采用規(guī)范和必要的防護(hù)措施。如果需要在野外極低溫度下使用，可以使用有加熱功能的控制箱。如何做這些防護(hù)箱或控制箱，各制造商和和資格的集成商將會(huì)為客戶提供相應(yīng)的供應(yīng)和設(shè)計(jì)。
         在使用控制箱時(shí)，在控制箱內(nèi)OpenPLC安裝的位置要注意如下事項(xiàng)：控制箱內(nèi)空氣流通是否順暢（各裝置間須保持適當(dāng)?shù)木嚯x），變壓器、馬達(dá)控制器、變頻器等是否與PLC保持適當(dāng)距離，動(dòng)力線與控制線是否分離配置，組件裝設(shè)之位置是否利于日后之檢修，是否需預(yù)留空間，供日后擴(kuò)充使用。
         除了上述注意事項(xiàng)之外，還有其它注意事項(xiàng)要留意。
          比較重要的是靜電的隔離。靜電是無形的，但可能因?yàn)椴粫?huì)對(duì)人造成生命危險(xiǎn)，所以許多人常常忽視它。在的北方、干燥的場(chǎng)所，人體身上的靜電都是造成靜電損壞電子組件的因素。雖然你被靜電打到的話，只不過是輕微的，但這對(duì)PLC和其它任何電子器件就足以致命了。
         要避免靜電的沖擊有下列三種：在進(jìn)行維修或更換組件時(shí)，請(qǐng)先接地的金屬，以去除身上的靜電；不要電路板上的接頭或是IC接腳；電子組件不使用時(shí)，請(qǐng)用有隔離靜電的包裝物，將組件放置在里面。想象PLC里的元器件是一個(gè)的嬰兒，而那些靜電會(huì)這個(gè)嬰兒死亡，你就會(huì)更容易以正確的態(tài)度對(duì)待這個(gè)問題了。
         基座安裝（RACK）時(shí)，在決定控制箱內(nèi)各種控制組件及線槽位置后，要依照?qǐng)D紙所示尺寸，標(biāo)定孔位，鉆孔后將固定螺絲旋緊到基座牢固為止。在裝上電源供應(yīng)模塊前，同時(shí)注意電源線上的接地端有無與金屬機(jī)殼連結(jié)，若無則須接上。接地不好的話，會(huì)一系列的問題，靜電、浪涌、外，等等。由于不接地，往往PLC也能夠工作，因此，不少不足的工程師就誤以為接地不那么重要了。這就像登山的時(shí)候，沒有系上保護(hù)纜繩一樣，雖然你正常前進(jìn)的時(shí)候，保護(hù)纜繩沒有任何作用，但一旦你失足的時(shí)候，沒有那根繩子，你的生命就完結(jié)了。PLC的接地，就相當(dāng)于給PLC系上保護(hù)纜繩。
          在I/O模塊安裝時(shí)，須注意如下事項(xiàng)：I/O模塊機(jī)架上的槽位前，要先確認(rèn)模塊是否為自己所預(yù)先設(shè)計(jì)的模塊；I/O模塊在機(jī)架上的導(dǎo)槽時(shí)，務(wù)必插到底，以確保各點(diǎn)是緊密結(jié)合的；模塊固定螺絲務(wù)必鎖緊；接線端子排后，其上下螺絲旋緊。由于現(xiàn)場(chǎng)的變壓器、電機(jī)等影響，多少會(huì)有振動(dòng)，如果這些螺絲釘松動(dòng)了，會(huì)模塊從機(jī)架中松開。

S7-200系列PLC的基本硬件組成
S7-200系列PLC可提供4種不同的基本單元和6種型號(hào)的擴(kuò)展單元。其構(gòu)成包括基本單元、擴(kuò)展單元、編程器、存儲(chǔ)卡、寫入器、文本顯示器等。

?PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與其他任何工作一樣，首先得知道“干什么”，才能考慮“怎么干”與如何“干得好”的問題。因此，不管控制系統(tǒng)Zui終采用何種類型，其根本目的都是為了滿足對(duì)象的控制要求，為此，而向Zui終控制對(duì)象的控制要求必須在設(shè)計(jì)前得到明確。

??設(shè)計(jì)人員通過對(duì)控制對(duì)象的現(xiàn)場(chǎng)了解或?qū)C(jī)械、氣動(dòng)、液壓工作原理的研究，明確了控制對(duì)象的控制要求后，為了便于設(shè)計(jì)，需要對(duì)要求的動(dòng)作進(jìn)一步分析與分解處理。如對(duì)液壓、氣動(dòng)控制的機(jī)械，應(yīng)該將其控制要求轉(zhuǎn)化為動(dòng)作循環(huán)圖、液/氣壓控制系統(tǒng)組成簡(jiǎn)圖、電磁元件動(dòng)作表；對(duì)于單純電氣控制的動(dòng)作，應(yīng)轉(zhuǎn)化為動(dòng)作時(shí)序圖或控制要求表等。根據(jù)循環(huán)圖、液/氣壓系統(tǒng)簡(jiǎn)圖、時(shí)序圖、控制要求表的動(dòng)作需要，就可以規(guī)劃必要的指令元件(如按鈕、觸摸屏開關(guān))、行程檢測(cè)開關(guān)、執(zhí)行元件、功能部件等。這些簡(jiǎn)潔、清晰的圖形資料，可以為PLC的選型、用戶程序的設(shè)計(jì)提供依據(jù)。

??(1)動(dòng)作循環(huán)圖。動(dòng)作循環(huán)圖(包括電磁元件動(dòng)作表)是一種通過生產(chǎn)設(shè)備或生產(chǎn)過程的“動(dòng)作”，以及實(shí)現(xiàn)這些動(dòng)作所需的執(zhí)行元件、檢測(cè)元件的狀態(tài)，來描述控制要求的一種方法。

??動(dòng)作循環(huán)圖的特點(diǎn)是控制要求明確，動(dòng)作過程清晰；執(zhí)行元件與檢測(cè)元件間的相互關(guān)系具體。在機(jī)(械)、電(氣)、液(壓)、氣(動(dòng))聯(lián)合控制的設(shè)備或生產(chǎn)線(如組合機(jī)床、自動(dòng)線)上多采用這種方法來表達(dá)控制要求。

??圖5-2(a)為某進(jìn)口機(jī)床的工作臺(tái)“夾緊/松開”液壓控制簡(jiǎn)圖，根據(jù)機(jī)床實(shí)際動(dòng)作要求轉(zhuǎn)化成的動(dòng)作循環(huán)圖、電磁元件動(dòng)作表如圖5-2(b)所示。

??動(dòng)作循環(huán)圖一般由機(jī)械、液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)人員提供，但電氣設(shè)計(jì)人員必須對(duì)此進(jìn)行具體了解(機(jī)電一體化設(shè)計(jì)人員自行解決)。特別是圖中所使用的執(zhí)行元件性能與參數(shù)(如電磁閥的額定電壓、電流等)，檢測(cè)元件的性質(zhì)(有觸點(diǎn)開關(guān)、接近開關(guān)等)，設(shè)計(jì)人員必須掌握，以便確定驅(qū)動(dòng)方式與設(shè)計(jì)必要的驅(qū)動(dòng)線路。

??圖5-2 某進(jìn)口機(jī)床的工作臺(tái)“夾緊/松開”控制

??(a)液壓控制簡(jiǎn)圖;(b)動(dòng)作循環(huán)圖

??(2)時(shí)序圖。時(shí)序圖是根據(jù)輸入信號(hào)與輸出信號(hào)的時(shí)序關(guān)系，通過“波形”的形式描述控制要求的一種方法。對(duì)于單純的電氣控制動(dòng)作要求，通過時(shí)序圖可以明確各輸入信號(hào)與輸出信號(hào)間的相互關(guān)系與動(dòng)作的次序，為PLC程序設(shè)計(jì)提供依據(jù)。

??圖5-3是某機(jī)床冷卻電動(dòng)機(jī)的手動(dòng)“啟動(dòng)/停止”控制方案圖。機(jī)床冷卻控制的要求是：按下按鈕，如果原來冷卻電動(dòng)機(jī)處在停止?fàn)顟B(tài)，則啟動(dòng)；如果原來冷卻電動(dòng)機(jī)處在工作狀態(tài)，則停止。

??圖5-3 某機(jī)床冷卻電動(dòng)機(jī)控制方案圖

??在冷卻控制方案中，圖5-3(a)所示為主回路。根據(jù)控制要求，可以達(dá)到指令信號(hào)Sl與Kl的控制時(shí)序關(guān)系如圖5-3(b)所示。其中的Sl為根據(jù)控制要求設(shè)計(jì)、安裝在操作面板上的冷卻"啟動(dòng)/停止"按鈕；K1是控制冷卻電動(dòng)機(jī)主回路需要的接觸器。

??(3) 控制要求表。

??控制要求表是利用表格形式表達(dá)控制條件與控制輸出間相互關(guān)系的一種方法。通常適用于控制條件較多，信號(hào)間相互關(guān)系復(fù)雜，無法通過簡(jiǎn)單的圖形、時(shí)序關(guān)系描述控制要求的場(chǎng)合。

??表5-1是機(jī)械主軸"啟動(dòng)/停止"控制方案表。如主軸啟動(dòng)條件不具備，主軸不能進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。當(dāng)啟動(dòng)條件具備時(shí)，機(jī)床主軸控制的動(dòng)作如下：

??1) 在手動(dòng)操作方式下，按下操作面板上的“主軸啟動(dòng)”按鈕可以使主軸啟動(dòng)；按下操作面板上的“主軸停止”按鈕可以使主軸停止。

??2) 在自動(dòng)操作方式下，通過來自PLC定位控制模塊的MO3代碼指令，可以使主軸啟動(dòng)；通過M05代碼指令，可以使主軸停止。

??3) 如操作方式不為手動(dòng)或自動(dòng)，或主軸啟動(dòng)條件不具備，主軸不能旋轉(zhuǎn)；而且，操作面板上的"主軸啟動(dòng)"按鈕無效。

??4) 當(dāng)主軸在自動(dòng)方式下旋轉(zhuǎn)時(shí)，通過“主軸停止”按鈕，仍然可以停止主軸。

??5) 當(dāng)主軸在自動(dòng)方式下停止時(shí)，不可以通過"主軸啟動(dòng)"按鈕啟動(dòng)主軸。

??6) 在其他操作方式下，不可以啟動(dòng)主軸。

??機(jī)床主軸正轉(zhuǎn)輸出信號(hào)為中間繼電器，利用中間繼電器的動(dòng)合觸點(diǎn)控制主軸驅(qū)動(dòng)器“位能”。以上控制要求對(duì)應(yīng)的操作方式見表5-1。

??表5-1 主軸電機(jī)啟動(dòng)/停止控制要求表